論文の概要: Multi-Photon Synthetic Lattices in Multi-Port Waveguide Arrays:
Synthetic Atoms and Fock Graphs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.00395v2
- Date: Thu, 2 Apr 2020 14:18:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-27 05:33:13.564291
- Title: Multi-Photon Synthetic Lattices in Multi-Port Waveguide Arrays:
Synthetic Atoms and Fock Graphs
- Title（参考訳）: マルチポート導波管アレイにおける多光子合成格子:合成原子とフォックグラフ
- Authors: Konrad Tschernig, Roberto de J. Le\'on-Montiel, Armando Perez-Leija
and Kurt Busch
- Abstract要約: 我々はマルチポート導波路アレイによる多光子状態の伝播が合成次元をもたらすことを解析的に示す。
擬似エネルギーの概念を導入し、多光子干渉過程の研究にその有用性を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Activating transitions between internal states of physical systems has
emerged as an appealing approach to create lattices and complex networks. In
such a scheme, the internal states or modes of a physical system are regarded
as lattice sites or network nodes in an abstract space whose dimensionality may
exceed the systems' apparent (geometric) dimensionality. This introduces the
notion of synthetic dimensions, thus providing entirely novel pathways for
fundamental research and applications. Here, we analytically show that the
propagation of multi-photon states through multi-port waveguide arrays gives
rise to synthetic dimensions where a single waveguide system generates a
multitude of synthetic lattices. Since these synthetic lattices exist in
photon-number space, we introduce the concept of pseudo-energy and demonstrate
its utility for studying multi-photon interference processes. Specifically, the
spectrum of the associated pseudo-energy operator generates a unique ordering
of the relevant states. Together with generalized pseudo-energy ladder
operators, this allows for representing the dynamics of multi-photon states by
way of pseudo-energy term diagrams that are associated with a synthetic atom.
As a result, the pseudo-energy representation leads to concise analytical
expressions for the eigensystem of $N$ photons propagating through $M$
nearest-neighbor coupled waveguides. In the regime where $N>2$ and $M>2$,
non-local coupling in Fock space gives rise to hitherto unknown all-optical
dark states which display intriguing non-trivial dynamics.
- Abstract（参考訳）: 物理系の内部状態間の遷移の活性化は格子や複雑なネットワークを作るための魅力的なアプローチとして現れてきた。
このようなスキームでは、物理系の内部状態やモードは、その次元がシステムの見かけ(幾何学)次元を超えるような抽象空間の格子サイトまたはネットワークノードと見なされる。
これは合成次元の概念を導入し、基礎研究と応用のための全く新しい経路を提供する。
本稿では,マルチポート導波路アレイによる多光子状態の伝播が,単一導波路系が複数の合成格子を生成する合成次元を生じさせることを示す。
これらの合成格子は光子数空間に存在するため、擬似エネルギーの概念を導入し、多光子干渉過程の研究に有用性を示す。
具体的には、関連する擬似エネルギー演算子のスペクトルは、関連する状態のユニークな順序を生成する。
一般化された擬エネルギーラダー作用素とともに、合成原子に関連付けられた擬エネルギー項図を用いて多光子状態のダイナミクスを表現することができる。
その結果、擬似エネルギー表現は、m$の近距離結合導波路を介して伝播するn$光子の固有系の解析式を簡潔に導く。
N>2$と$M>2$の状態では、フォック空間における非局所結合は、非自明なダイナミックスを示す未知の全光学的暗黒状態を引き起こす。
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